Układ PCB — porada: Oszczędzaj czas dzięki układom odnawialnym

Żeby przetrwać we współczesnym środowisku biznesowym projektantów PCB, kluczowe znaczenie dla szybkiego przygotowywania płytek PCB ma możliwość ponownego wykorzystywania projektów. Zawsze musimy pracować szybciej i mądrzej. To oznacza, że jeśli istnieją jakiekolwiek metody zwiększenia efektywności procesu, przez co stanie się on mniej skomplikowany i szybszy, tym lepiej. Jednak gdy rzeczy nabierają tempa, często pojawia się więcej błędów, które zwykle nie zostają wyłapane.

Jedną z ogromnie pomocnych strategii jest stosowanie projektów odnawialnych. Powszechną praktyką w innych branżach jest ponowne wykorzystywanie w nowych projektach czegoś, co już się sprawdziło. Dla projektanta PCB oznacza to często powrót do starszego projektu i użycie funkcji kopiowania oraz wklejania. Chociaż tej praktyce towarzyszą nieodłączne problemy, istnieje lepszy sposób postępowania.

Czym są projekty odnawialne?

Projekty odnawialne to konkretne moduły schematu albo układu PCB, które zostają zapisane w celu wykorzystania w przyszłości. Moduły można zapisać i zarządzać nimi w systemie, na komputerze lokalnym lub na serwerze firmowym. 

Dostrzegane problemy

Projekty odnawialne są nierozerwalnie związane z kilkoma dostrzeżonymi problemami, co często prowadzi do całkowitego zaniechania ich ponownego użycia. 

Wiem, że niektórzy inżynierowie elektronicy niespecjalnie lubią korzystać z projektów odnawialnych. Nie jestem całkowicie pewien, dlaczego tak się dzieje. Jednak przekonałem się, że wielu z nich woli projektować nowy produkt od podstaw. Może lubią testować swoje zdolności projektowania, co niezupełnie ma sens, ponieważ pokazali je już w sprawdzonym i przetestowanym projekcie użytym poprzednio. Głównym problemem nie są zdolności, ale harmonogramy.

W celu ochrony projekty odnawialne z natury są przeznaczone „tylko do odczytu”. Początkowo układa się moduły odnawialne precyzyjnie w tym poprzednim projekcie — niczym „zrzut ekranu”. Wykorzystując moduły ponownie, projektant często chce wprowadzić jakieś zmiany, wskutek czego projekt przestaje być odnawialny. Mając to na uwadze, projektanci wylewają dziecko z kąpielą i w ogóle nie wykorzystują tych modułów. 

Żeby przygotować układ odnawialny, trzeba wiedzieć, gdzie należy przerwać obwód. Chcemy uzyskać obwód, który jest kompletny i przejrzysty oraz ma ograniczoną liczbę wejść i wyjść. Im więcej wzajemnie połączonych wejść i wyjść zawiera moduł odnawialny, tym trudniej zastosować te połączenia w nowym obwodzie. Te obwody mogą mieć dowolne rozmiary — zdarzyło mi się widzieć moduły odnawialne składające się z tylko dwóch komponentów. Jednak co było bardzo wyraźne, było tam kilka wejść i wyjść oraz niezależny obwód. 

Dlaczego zatem nie mielibyśmy skopiować i wkleić obwodu? Po pierwsze musimy odszukać niezbędne pliki źródłowe (o ile ciągle istnieją) i konkretny obwód. Wszystko to, rzekłbym, należy do „wiedzy plemiennej” i ich odszukanie może być bardzo trudne, o ile w ogóle będzie możliwe.

Poza tym w zależności od wieku obwód może zawierać przestarzałe komponenty. To może być znaczący problem, chyba że uda się sprawdzić sourcing komponentów i zweryfikować ich dostępność. 

Jakie typy projektów odnawialnych są dostępne w Altium Designer?

Zarządzany arkusz (Managed Sheet)

Zarządzane arkusze to kompletne projekty zapisywane w kontrolowanym środowisku. Projekty mogą mieć dowolny rozmiar i mogą być umieszczone na arkuszu szablonu schematu. Dodatkową korzyścią jest to, że te projekty powinny wykorzystywać zarządzane komponenty. Innymi słowy nie zawierają one części niewiadomego pochodzenia. Można uzyskać bezpośrednie i natychmiastowe informacje o dostępności komponentu. Dzięki temu można niezwłocznie poradzić sobie z wszelkimi problemami w zakresie sourcingu.

Zarządzane arkusze mają atrybut „tylko do odczytu”. To oznacza, że trzeba zrealizować kilka procedur, między innym umieścić wszystkie przyłącza zasilania w gniazdach poza stroną. Wszystkie złącza poza stroną należy doprowadzić do wiązki przewodów sygnałowych i koniecznie opatrzyć projekt komentarzem. 

Fragment (Snippet) 

Drugim typem modułów odnawialnych są fragmenty. Są to „zrzuty” projektów schematów albo układów PCB. Trzeba jednakże pamiętać, że te zapisane projekty są przechowywane w systemie lokalnym albo na serwerze firmy. 

Najlepsze praktyki dotyczące fragmentów to m.in.:

• Zawsze miej centralną lokalizację dla zapisanych fragmentów. Najlepiej, aby ta lokalizacja była dostępna dla wszystkich projektantów. W zależności od rozmiarów firmy najlepszą lokalizacją może być serwer korporacyjny.

• Ponieważ można zapisywać zarówno projekt schematu, jak i projekt układu PCB, najlepiej zachowywać oba typy fragmentów. Dzięki temu przy wykorzystywaniu obwodu w schemacie można również wykorzystać moduł układu PCB. 

• Bardzo ważne jest to, aby przy zapisywaniu konkretnego fragmentu udokumentować wszelkie możliwe szczegóły obwodu w obszarze notatek. Na przykład koniecznie trzeba podać lokalizację fragmentu PCB w szczegółach dotyczących płaszczyzn odniesienia PCB, tak aby można było wykorzystać tę samą płaszczyznę w nowym projekcie. 

Arkusz projektu (Design Sheet) 

Trzecim typem modułu odnawialnego jest arkusz projektu. Jest on bardzo prosty w użyciu. Można zapisać arkusz z kompletnym schematem w konkretnym katalogu i oznaczyć go jako lokalizację arkusza projektu. W przypadku użycia arkusz zostaje umieszczony w schemacie jako arkusz tylko do odczytu. 

Jak projekty odnawialne usprawniają projektowanie PCB i proces rozwoju produktu?

• Pierwsze udoskonalenie w naszym procesie projektowania polega na tym, że robimy mniej błędów projektowych. Ponieważ obwody zapisane w centralnej lokalizacji zostały już sprawdzone, są to projekty, które w razie potrzeby są stale udoskonalane.  

• Inne znaczące usprawnienie polega na tym, że w modułach odnawialnych można umieścić dowolne informacje. Sam dysponuję pewnymi odnawialnymi modułami z rozbudowanymi informacjami na temat testów, oczekiwanymi przebiegami integralności sygnału oraz zrzutami arkuszy danych. Znaczącym usprawnieniem jest to, że „wiedza plemienna” zostaje udokumentowana i nie ginie, gdy konkretne osoby opuszczą firmę. Przy każdym użyciu danego obwodu dostępna jest cała towarzysząca mu wiedza. Te odnawialne moduły stają się przydatnym narzędziem dla projektanta.

• Moduły odnawialne ułatwiają projektowanie wielokanałowe. Projekty odnawialne stanowią szkielet dla funkcji wielokanałowych w Altium Designer. W przypadku wielokrotnego użycia tego samego obwodu zapewnia to ogromne uproszczenie obwodu, a zwłaszcza zmniejszenie liczby użytych arkuszy schematów. Widziałem, jak moduł odnawialny w projektowaniu wielokanałowym zmniejszył liczbę schematów z dwudziestu arkuszy do zaledwie czterech.

• Pomagają przejść testy zgodności.

Jeśli odnawialne fragmenty wykorzystują głównie układ PCB, przyspiesza to wszystkie wymagane testy zgodności. Krytyczne znaczenie ma to, że można wykorzystać informacje zwrotne i wprowadzić niezbędne zmiany w module odnawialnym. W ten sposób jest on ciągle udoskonalany. 

Najważniejsze jest to, że moduły odnawialne pozwalają zaoszczędzić czas. A czas to pieniądz. Gdy mówimy o wprowadzeniu produktu na rynek w możliwie najszybszym terminie, to im więcej zapewnimy sobie korzyści, tym lepiej. Stosując moduły odnawialne, można z ufnością ponownie wykorzystywać swoje projekty. 

Czy chcesz dowiedzieć się więcej na temat tego, jak Altium może Ci pomóc ponownie wykorzystać dane komponentu przy kolejnym projekcie PCB? Porozmawiaj z ekspertem Altium.